材料成型與控制工程中的金屬材料加工

李小斌

【摘??要】材料成型與控制工程中金屬材料加工作為主要內容，隨著機械化水平提高，各制造企業持續優化金屬材料加工工藝，提升材料成型的質量。有鑒于此，文中以材料成型與控制工程為切入點，分析做好金屬材料加工的具體措施。

【關鍵詞】材料成型;金屬材料;加工質量

材料成型及控制工程是機械制造行業的重要工序，而且金屬加工作為電力制造、航空航天、船舶制造等行業的基礎工藝，提高材料成型質量，是優化機械制造水平的必要條件。本文就此展開論述。

1金屬材料加工特性與原則分析

近年來，在科學技術快速發展的背景下，逐漸研發出很多合金，這些合金與純金屬相比，硬度更高，物理性能更加良好，可以在實際應用當中發揮出更大的作用，因而對成型加工提出更高的要求，具體分別表現在鍛造、鍛壓與焊接三個方面。通過對相關資料進行查詢可以發現，金屬材料的熔點非常高，抑制了材料內部的流動與收縮性，這一現象的存在，賦予金屬材料加工方式獨特的特定。通過鍛壓，能夠進一步增強材料的塑性，有利于材料的成型;通過鍛造，將材料打造成特定的形態;通過焊接，將多個模塊有效連接到一起，形成一個構件整體，從而可以應用在具體工程內。在焊接時，應對焊縫進行控制，避免出現氣孔，提高焊接的質量，確保其在實際當中發揮出最大的作用。

在現代社會發展的過程中，相對于其他材料來說，金屬更耐磨，且硬度相對較高，金屬材料在機械設計、工程建設等領域進行了廣泛的應用，對整個社會的發展具有重要意義。同時，也是由于這些特點的存在，為這類材料的成型加工帶來了更大的困難。所以，在實際當中，應根據金屬材料的特點，再結合實際需求，采用科學合理的加工技術，只有這樣，才會使加工出來的產品能夠發揮出最大作用。對于金屬材料成型加工來說，是一項非常繁瑣的程序，不僅涉及多方面的科學知識，而且操作過程非常復雜，因而對加工工藝提出較高的要求。在我國金屬加工領域當中，已存在很多加工技術，這些技術各自具有不同的特點，但任何一個技術，在使用時若受到外界因素的影響導致意外出現，均會對整個材料加工造成干擾，影響材料的具體應用。

2金屬材料加工成型的技術手段

2.1機械加工成型的核心原理

在金屬材料成型與控制工程中，金剛石刀具是應用率較高的金屬切割刀具，可用于對鋁基復合材料與金屬基復合材料的精加工。常見的金剛石刀具類型主要包括鉆、銑及車等。鋁基復合材料的金剛石刀具加工形式可細化為如下幾類：車削形式、銑削形式與鉆削形式。其中，鉆削形式的關鍵在于借助鑲片麻花鉆頭進行加工，應用頻率較高的包括B4C及SiC顆粒鉆削，且添加適量的外切削液，能起到增強材料使用性能的作用。銑削形式主要依靠粘結劑與端面銑刀的協調配合完成材料加工，碳化硅顆?？稍鰪婁X基復合材料的性能，之后再通過添加適量的切削液完成冷卻。相比之下，車削加工形式的操作工序最為簡便，以硬合金刀具為主，并以乳化液作為冷卻處理介質。

對于該技術來說，需要的能耗并不是很多，主要是將金屬加工成胚料后，利用鑄造技術對其進行加工，并待其將要凝固時，對其進行相應的軋制，之后按照這一流程進行反復操作，從而得到所需金屬零件。采用該技術對有色金屬進行加工時，操作相對較為簡單，增加生產效率的同時，由于所需要的能耗并不是很高，還節約了能源，降低了企業的生產成本，加強了對環境的保護，對企業、自然、社會等多個方面價值較高。

2.2擠壓與鍛模塑性成型的核心原理

在金屬材料成型加工過程中，要通過模具表面涂層和添加潤滑劑等方式，調整技術操作環節的壓力系數，減小摩擦阻力，確保加工工序的流暢銜接。數據顯示，采取這樣的輔助措施，可將加工環節的擠壓力縮減35%左右，從而減小擠壓力系數，以防摩擦阻力過大對模具造成機械性損傷。

此外，還可以結合實際情況，適當增加擠壓溫度，加強金屬基材料的可塑性。在金屬基材料中添加適量的增強顆粒，可進一步弱化金屬基材料的可塑性，從而增強抗性變能力。此時，再提升擠壓溫度，可加快增強顆粒與金屬基材料的溶合速率。從專業角度來說，提升增強顆粒含量會在很大程度上影響擠壓速率。為此，應當在金屬基復合材料中的增強體顆粒濃度偏低時，提升擠壓速率。需要格外注意的是，要嚴格控制擠壓速率，保證技術操作的適中性。一旦擠壓速度過快，會導致成型后的金屬材料出現橫向裂紋，影響成型加工的質量?？偠灾?，在金屬材料加工成型階段，相關技術人員不僅要在材料表面添加潤滑劑，還需嚴格控制擠壓溫度，且結合實際情況，控制擠壓速率，最大限度地保證成品質量。

2.3鑄造成型的核心原理

在加工生產有機復合材料環節，鑄造成型技術的應用頻率較高，并取得了良好的成效。在鑄造過程中，應結合實際需求，添加適量的增強顆粒，增強熔體粘度，提升流動性，進而加快熔體與增強顆粒間的化學反應，優化材料的物理屬性。在鑄造操作階段，專業技術人員需嚴格控制熔化速率、反應溫度與保溫時效。在持續高溫條件下，添加適量的碳化硅顆粒，以提升界面反應速率，其化學反應方程式為3SiCA1→A14C3+3Si。在實際加工作業過程中，針對熔體粘度較大的問題，技術操作人員需優選精煉手段，添加適量的變質劑造渣，加快化學反應速度，保證成型質量滿足實際需求。需要著重注意的是，此類操作模式并不適用于顆粒增強鋁基復合材料。

2.4粉末冶金成型的核心原理

粉末冶金成型技術的實踐應用時間相對較長，最早源自于制造晶須及顆粒，因其諸多優勢，被逐步拓展應用到材料零部件與金屬基復合材料加工成型中。粉末冶金成型技術具有豐富的實踐經驗，適用于尺寸小、外觀形狀簡單且精密度要求高的零部件加工工藝。粉末冶金成型技術具有增強相分布均勻、增強相可調節以及界面反應較少等優勢特征。以DWA公司為例，其將粉末冶金成型技術拓展應用到各類產品加工制造工程中，如管材、自行車零配件、自行車骨架等，取得了理想的效果。由于粉末冶金成型技術加工的產品具有耐磨損性強、抗壓強度等級高等特征，備受航空航天、船舶制造與汽車制造等行業的推崇。

2.5鍛造成型技術

對有色金屬材料進行成型加工時還可以采用鍛造成型技術，采用該技術手段要確保整個加工活動的有效性，應開展良好的檢驗工作。對于該技術來說，可以針對設計要求，制造出精確度較高的零件。該技術功能良好，但投入成本較高，雖然可以對所有金屬進行加工，但通常情況下，主要應用在復合材料的加工當中。通過對我國金屬加工市場進行調查可以發現，隨著科學技術的更新換代，該技術也在不斷發展，使得技術更加復雜，導致該技術應用的過程中，滯后性更加顯著。此外，為了進一步增強材料的流動性，并賦予其更加良好的物理性能，應在鑄造時不斷優化技術參數，完善工藝方法。一般來說，有色金屬處于高溫環境中，化學性質會出現變化，因而在鑄造的同時，可以加入壓鑄等技術，通過這些技術的應用，防止各種不良問題的出現，確保材料加工有序進行。

結語

總之，金屬材料的成型與控制工程具有極高的難度系數，其發展前景廣闊。伴隨現代科技的快速發展，金屬材料加工受到各行業領域的高度重視，相關人員要通過專項科研，不斷提升加工技術水平，保證成型質量，以增強該行業的核心競爭力。

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（作者單位：西安航空制動科技有限公司）